Pocit beztíže neboli nulové gravitace nastává, když nepocítíme účinky gravitace. Technicky vzato gravitace existuje všude ve vesmíru, protože je definována jako síla, která k sobě přitahuje dvě tělesa. Astronauti ve vesmíru však její účinky obvykle nepociťují.
Například Mezinárodní vesmírná stanice se nachází v neustálém volném pádu nad Zemí. Její pohyb vpřed se však jen přibližně rovná rychlosti jejího “pádu” směrem k planetě. To znamená, že astronauti uvnitř nejsou taženi žádným konkrétním směrem. Takže se vznášejí.
Nemuset nést váhu na nohou zní uvolněně, ale z dlouhodobého hlediska je s tím spojeno mnoho zdravotních problémů. Kosti a svaly slábnou a v těle dochází i k dalším změnám. Jednou z funkcí ISS je zkoumat, jak se na zdraví astronautů projevuje dlouhodobý pobyt ve stavu beztíže.
Zkušenosti se stavem beztíže
Nemusíte opustit Zemi, abyste (nakrátko) unikli poutům gravitace. Každý, kdo vyjel na vrchol kopce v rychlé horské dráze nebo kdo seděl v malém letadle náhle stlačeném větrem, krátce zažil stav beztíže.
Trvalejší období je možné v letadlech, která letí po parabole. Například v rámci programu NASA pro lety ve snížené gravitaci létají letadla v sérii asi 30 až 40 parabol, aby výzkumníci mohli na jejich palubě provádět experimenty. Při každém stoupání vzniká po dobu 30 sekund síla přibližně dvojnásobku gravitační síly. Když pak letadlo, kterému se také říká “zvracející kometa”, protože některým cestujícím způsobuje nevolnost, dosáhne vrcholu paraboly a klesá, pociťují cestující mikrogravitaci asi 25 sekund. (Pokud si to chcete vyzkoušet na vlastní kůži, společnosti jako Zero G Corp. poskytují jízdy v letadlech ve stavu beztíže, samozřejmě za určitý poplatek.)
Filmový štáb a herci filmu “Apollo 13” strávili hodiny na palubě letadla, které létalo parabolické lety znovu a znovu. Díky tomu se herci během pobytu ve filmové kosmické lodi skutečně “vznášeli” a nebyli odkázáni na těžkopádná lana.
Astronauti však zažívají stav beztíže mnohem déle. Nejdelší trvalý pobyt ve vesmíru se odehrál v letech 1994-95, kdy Valerij Poljakov strávil ve vesmíru téměř 438 dní.
I několikadenní pobyt ve vesmíru může představovat dočasné zdravotní problémy, jak zjistila Heidemarie Stefanyshyn-Piperová po dvoutýdenním pobytu ve vesmíru během mise STS-115 v roce 2006. Během tiskové konference po přistání Piperová zkolabovala, protože nebyla zcela adaptovaná na gravitaci.
Dočasné zdravotní účinky
Beztížný stav způsobuje uvolnění několika klíčových systémů těla, protože již nebojuje s gravitací. Podle NASA se astronautům plete smysl pro pohyb nahoru a dolů, protože vestibulární systém už nedokáže zjistit, kde je země a kde strop. Konstruktéři kosmických lodí s tím počítají; například na ISS směřují všechny nápisy na stěnách stejným směrem.
U členů posádky dochází také k narušení propriocepčního systému, který určuje, kde jsou vůči sobě orientovány ruce, nohy a další části těla. “První noc ve vesmíru, když jsem usínal,” řekl jeden z astronautů programu Apollo v rozhovoru pro NASA, “jsem si najednou uvědomil, že jsem ztratil přehled … o svých rukou a nohou. Podle toho, co jsem si dokázal představit, tam mé končetiny nebyly.”
Tato dezorientace může astronautům způsobit na několik dní nevolnost. Jeden ze známých příkladů se odehrál během letu Apolla 9 v roce 1969. Rusty Schweickart musel změnit plánovaný výstup do kosmu, protože se cítil špatně. Obával se, že kdyby ve skafandru zvracel, tekutina by se mohla rozšířit přes jeho přilbu (což by mu ztížilo viditelnost) nebo narušit dýchací přístroj a způsobit mu potenciální udušení.
Kosmické lodě musí být také konstruovány s ohledem na mikrogravitaci. Například při výstupech do volného prostoru potřebují astronauti další úchyty a podpěry na vnější straně kosmické lodi, aby se mohli ukotvit a neodplouvali. (Astronauti se k nim také připoutávají pouty pro případ, že by ztratili úchop.)
Dlouhodobé zdravotní účinky
Astronauti, kteří jsou ve vesmíru týdny až měsíce, se mohou dostat do potíží. Vápník v kostech se vylučuje močí. Protože kosti slábnou, jsou astronauti náchylnější k jejich zlomení, pokud uklouznou a spadnou, stejně jako lidé s osteoporózou. Svaly také ztrácejí hmotu.
Pobyt na Mezinárodní vesmírné stanici však pomohl NASA uskutečnit studie o tom, jak je zdraví astronautů ovlivněno pobytem ve stavu beztíže. Agentura již provedla změny. Například v roce 2008 nahradila prozatímní odporové cvičební zařízení (iRED) pokročilým odporovým cvičebním zařízením (Advanced Resistive Exercise Device), které astronautům umožňuje vzpírání, aniž by “vyčerpali” svou maximální hmotnost. ARED je spojován s lepšími výsledky v hustotě kostí a svalové síle, ačkoli veškeré závěry ve vesmíru je těžké vyvozovat (obecně), protože populace astronautů je již zdatná a extrémně malá.
Astronauti mají ve vesmíru obvykle vyčleněnou dobu cvičení dvě hodiny denně, aby tyto účinky potlačili; tato doba zahrnuje nejen kardiovaskulární cvičení a posilování, ale také čas na převlečení a sestavení nebo rozložení vybavení. Navzdory cvičení trvá adaptace na Zemi po typické šestiměsíční vesmírné misi ještě několik měsíců. Nedávno lékaři zjistili změny očního tlaku na oběžné dráze. NASA sledovala změny zraku u astronautů, kteří byli na vesmírné stanici, ale nic tak závažného, aby to vyvolalo obavy. Jeho příčina se stále zkoumá, ačkoli jedním z možných viníků je míšní tekutina, která v mikrogravitaci zůstává konstantní namísto běžného posunu, k němuž dochází na Zemi, když si lehnete nebo vstanete. Studie z roku 2017 sledovala kromě míšní tekutiny také změny u astronautů, kteří letěli krátce i dlouho. Některé studie také poukazují na to, že astronauti mají na stanici kvůli filtračnímu systému mírně zvýšenou hladinu oxidu uhličitého; tento plyn může také přispívat k problémům s očima.
Bývalý astronaut NASA Scott Kelly se v letech 2015-16 zúčastnil vzácné roční mise na Mezinárodní vesmírnou stanici. Jeho bratr-dvojče a bývalý astronaut NASA Mark (který odešel do důchodu před Scottem) souhlasil s tím, že se spolu se Scottem zúčastní několika “experimentů s dvojčaty”, aby se porovnal Scottův zdravotní stav ve vesmíru s Markovým na zemi.
Předběžné výsledky jedné studie zveřejněné v říjnu 2017 ukázaly, že se ve vesmíru zapínají nebo vypínají různé geny. Další studie, o nichž se hovořilo na začátku téhož roku, odhalily také jemné změny. Například telomery (které zpomalují degradaci chromozomů) se u Scotta ve vesmíru dočasně prodloužily. U Scotta se také mírně zhoršily kognitivní schopnosti (rychlost a přesnost myšlení) a tvorba kostí, i když ne natolik, aby to bylo znepokojivé.
Vědci, kteří se zabývají zdravotními experimenty v mikrogravitaci, poznamenávají, že změny pozorované na oběžné dráze často napodobují to, co se děje při přirozeném stárnutí lidí, i když procesy jsou často odlišné. Skupina kanadských vědců – z nichž někteří mají zkušenosti s vesmírnou medicínou – má přístup k dlouhodobému zdravotnickému zařízení pro seniory na univerzitě ve Waterloo. Tam mohou výzkumníci měřit seniory přímo v jejich bydlišti, místo aby je přivedli do laboratoře, kde jsou podmínky umělé a mohou maskovat nebo zveličovat některé zdravotní potíže.